CN105116100B - 一种利用ki-kio3测定紫外线水消毒剂量的等效方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用KI‑KIO3测定紫外线水消毒剂量的等效方法，包括如下步骤：首先配制一定浓度的KI、KIO3混合溶液，然后在平行光束仪下对混合溶液分别进行不同的紫外线剂量照射，测定溶液在352nm处吸光度，由此得到紫外线有效剂量与吸光度之间的关系曲线，再测定经紫外线消毒装置照射的KI、KIO3混合溶液的吸光度，即可从曲线上得到相应的紫外线消毒装置的有效剂量，与其它方法相比，该方法的优势在于使用的化学物质稳定性高，测量准确，重现性好，测量周期短，操作十分简便，该方法可测定不同规模工业或民用紫外线水消毒装置的有效剂量。

Description

一种利用KI-KIO3测定紫外线水消毒剂量的等效方法
技术领域
本发明属于环境污染控制和治理领域，特别涉及一种利用KI-KIO3测定紫外线水消毒剂量的等效方法。
背景技术
紫外线水消毒在近20年逐渐得到广泛的应用，是目前常用的水消毒方法之一。紫外线消毒的优点是杀菌效率高、无需向水中投加化学药剂、不增加水的嗅和味、产生的消毒副产物少、运行管理简单。
紫外线剂量是影响紫外线消毒效果的关键因素，适当的紫外线有效剂量可以在有效保证微生物灭活率的同时降低消毒系统的功率，控制消毒系统的成本。
目前常用的测定紫外线有效剂量的方法有模型计算、生物法、化学法、荧光微球法等。模型计算未考虑紫外线消毒系统的复杂性，应用模型时所需的关键参数如紫外灯的结垢和老化系数等均无法精确确定，因此测定结果存在很大偏差；生物法可以直接反映紫外线消毒系统对微生物的灭活效果，但是微生物培养周期长，培养过程繁琐，再现性较差；荧光微球法稳定性高，可以获得紫外线强度在紫外线消毒设备内的分布情况，不足之处是荧光微球法的费用高。化学法使用的药剂或存在毒性，或在紫外光和可见光下都可反应。
上述的方法均存在一些不足之处，因此需要一种高效经济的方法来克服以上的不足，高效经济地测定紫外线水消毒有效剂量。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用 KI-KIO3测定紫外线水消毒剂量的等效方法，该方法属于化学法，其稳定性高，测量准确，重现性好，测量周期短，操作十分简便；相比于草酸亚铁等可选化学药剂，KI-KIO3测定紫外线水消毒有效剂量的灵敏度和精确度高，二者的反应仅对紫外光敏感而对可见光不敏感，而且价格相对便宜，具有高效、经济的优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种利用KI-KIO3测定紫外线水消毒剂量的等效方法，包括如下步骤：
步骤1，配制KI和KIO3的混合溶液，测量其在352nm处吸光度(A352)；
步骤2，将所得混合溶液置于平行光束仪下进行紫外光照射，接受一定的紫外线剂量后取出溶液，测量紫外线照射后混合溶液的pH、温度及A352；
步骤3，将紫外线照射后的A352减去紫外线照射前A352，得到实际的吸光度变化，在不同紫外线剂量下重复多次后得到不同紫外线剂量下的吸光度变化，得出紫外线有效剂量-吸光度曲线；
步骤4，再次按照步骤1配置混合溶液，将新配置的混合溶液与紫外线消毒装置的进水混合后通入紫外线水消毒装置，测定进水和出水水样的 352nm吸光度，由此得到照射前后的吸光度变化，从紫外线有效剂量-吸光度曲线上得到紫外线有效剂量。
所述步骤1和步骤4所配置的混合溶液中还加入缓冲剂，调节pH在6-10 之间。
所述缓冲剂为Na2B4O7，浓度范围0.004-0.01mol/L。
所述混合溶液中KI浓度为0.005mol/L，KIO3浓度为0.00083mol/L。
所述混合溶液中KI与KIO3的浓度比为6:1。
所述步骤2中，混合溶液在培养皿中接受照射，溶液深度为1cm。
与现有技术相比，本发明测量准确、稳定，且成本非常低。
附图说明
图1是本发明所得的紫外线有效剂量-吸光度曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
本发明一种利用KI-KIO3测定紫外线水消毒剂量的等效方法，包括如下步骤：
步骤1，打开平行光束仪，预热30min，参照《环境保护产品技术要求紫外线消毒装置》(HJ 2522-2012)测定紫外灯管在试样处的平均紫外线强度，并计算照射不同的紫外线剂量所需要的时间；
步骤2，配制混合溶液并加入缓冲剂，KI浓度为0.005mol/L，KIO3浓度为0.00083mol/L，可适当搅拌或者加热加速溶解，缓冲剂可以是具有缓冲效果的化学物质，如浓度在0.004-0.01mol/L的Na2B4O7；配制好的溶液如有缓冲，可于棕色瓶中常温下保存一周；
步骤3，测定所配溶液的pH、温度及352nm下的吸光度A352，由于KIO3与KI在可见光照射下不会发生光化学反应，故可在室内可见光条件下进行实验操作；
步骤4，取30mL所配溶液置于直径60mm的培养皿中，此时溶液深度为1cm；将其置于准平行光束仪下进行紫外光照射，在接受一定的紫外线剂量后取出溶液，快速测量紫外线照射后溶液的pH、温度及A352；
步骤5，将紫外线照射后的A352减去紫外线照射前A352，即可得到实际的吸光度变化，在不同紫外线剂量下重复多次后得到不同紫外线剂量下的吸光度变化，即可得出紫外线有效剂量-吸光度曲线；
步骤6，再次按照步骤2中的方式和参数配制一定浓度的KI和KIO3混合溶液，将溶液与紫外线消毒装置的进水混合后通入紫外线水消毒装置，测定进水和出水水样的352nm吸光度，由此得到照射前后的吸光度变化，从紫外线有效剂量-吸光度曲线上可以得到紫外线有效剂量。
作为本发明的一个实施例，采用上述方法测定了水厂二沉出水紫外线有效剂量与吸光度的关系，步骤如下：
步骤1，打开紫外灯，预热30min。
步骤2，以平行光的照射中心为中心，确定两个垂直的方向为X、Y方向，在X、Y方向上分别每隔0.5cm划线，然后将紫外线辐照计的探头置于照射平面，测定X、Y方向每隔0.5cm划线处的紫外线光强，紫外线剂量按照下式计算：
其中E'avg，为紫外线剂量，单位mJ/cm2；E0为中心点紫外线强度，单位 mW/cm2；K为紫外线平均光强的综合系数，Pf为 Petri系数，为前面得到的测量点紫外线强度与中心点紫外线强度的比值的均值；1-R为反射因子，一般认为254nm处空气和水界面的反射率为0.025，所以1-R＝0.975；为发散因子，L为灯管中心点距离被照射液面的距离，单位cm，l为溶液的深度，实验中溶液的深度取为1cm；为水衰减因子，A254为水样在254nm下的吸光度；t为照射时间，单位s。据此可以求出本研究中使用的准平行光束仪的紫外线平均光强的综合系数K＝0.992。
每次实验前均采用紫外线辐照计测量平行光的照射中心点的紫外线强度，本次实验采用的紫外线强度在56-70μW/cm2之间，不同紫外线有效剂量对应照射时间由上述式子计算。
步骤3，配制KI浓度为0.005mol/L、KIO3浓度为0.00083mol/L的溶液，二者浓度之比约为6:1，并加入缓冲剂Na2B4O7，并适当搅拌加热加速溶解， Na2B4O7浓度范围0.001-0.01mol/L；
步骤4，从处理能力20000m3/d，主体工艺为A2/O处理工艺的某北方污水厂A和处理能力106m3/d，主体工艺为传统活性污泥法的某北方污水厂B 取水样，测定两个污水处理厂二级出水的pH、A254、透光率和A352，如表1 所示。
表1污水处理厂二级出水的水质参数
污水处理厂 pH A254 透光率 A352
污水厂A 8.01 0.097 80.0％ 0.023
污水厂B 7.93 0.153 70.3％ 0.033
步骤5，取30mL水样置于直径60mm的培养皿中，此时水样的深度为 1cm；将水样置于准平行光束仪下进行紫外光照射，在接受一定的紫外线剂量后取出水样，快速测量紫外线照射后水样的pH、温度及A352。
步骤6，将紫外线照射后的A352减去紫外线照射前A352，即可得到实际的吸光度变化，在不同紫外线剂量下重复多次后得到不同紫外线剂量下的吸光度变化，即可得出紫外线有效剂量-吸光度曲线，如图1所示。
步骤7，配制一定浓度的KI、KIO3和Na2B4O7的混合溶液，将溶液与紫外线消毒装置的进水混合后通入紫外线水消毒装置，使得混合后水体的KI 浓度为0.005mol/L、KIO3浓度为0.00083mol/L，Na2B4O7浓度为0.01mol/L。测定进水和出水水样的352nm吸光度，由此得到照射前后的吸光度变化，从紫外线有效剂量-吸光度曲线上可以得到紫外线水消毒装置的有效剂量，如采用污水厂A的二沉出水，测定的吸光度为0.62，则紫外线水消毒装置的有效剂量为40mJ/cm2。

Claims (4)

1.一种利用KI-KIO3测定紫外线水消毒剂量的等效方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，配制KI和KIO3的混合溶液，测量其在352nm处吸光度(A352)；
步骤2，将所得混合溶液置于平行光束仪下进行紫外光照射，接受一定的紫外线剂量后取出溶液，测量紫外线照射后混合溶液的pH、温度及A352；
步骤3，将紫外线照射后的A352减去紫外线照射前A352，得到实际的吸光度变化，在不同紫外线剂量下重复多次后得到不同紫外线剂量下的吸光度变化，得出紫外线有效剂量-吸光度曲线；
步骤4，再次按照步骤1配置混合溶液，将新配置的混合溶液与紫外线消毒装置的进水混合后通入紫外线水消毒装置，测定进水和出水水样的352nm吸光度，由此得到照射前后的吸光度变化，从紫外线有效剂量-吸光度曲线上得到紫外线有效剂量；
所述步骤1和步骤4所配置的混合溶液中还加入缓冲剂，调节pH在6-10之间；
所述缓冲剂为Na2B4O7，浓度范围0.004-0.01mol/L。
2.根据权利要求1所述利用KI-KIO3测定紫外线水消毒剂量的等效方法，其特征在于，所述混合溶液中KI浓度为0.005mol/L，KIO3浓度为0.00083mol/L。
3.根据权利要求1所述利用KI-KIO3测定紫外线水消毒剂量的等效方法，其特征在于，所述混合溶液中KI与KIO3的浓度比为6∶1。
4.根据权利要求1所述利用KI-KIO3测定紫外线水消毒剂量的等效方法，其特征在于，所述步骤2中，混合溶液在培养皿中接受照射，溶液深度为1cm。
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